Analisi di polimorfismi genetici e mutazioni ricorrenti nella

Progetto di Ricerca: Analisi di polimorfismi genetici e mutazioni
ricorrenti nella Policitemia Vera
INTRODUZIONE
La Policitemia Vera (PV) appartiene al gruppo delle Neoplasie Mieloproliferative
Croniche ed è caratterizzata da un’alterazione clonale della cellula staminale
emopoietica che causa iperproduzione di cellule emopoietiche mature, in
particolar modo della serie eritroide.
Nel 2005 è stato individuato il principale marker molecolare ad oggi conosciuto di
questa patologia, la mutazione V617F del gene JAK2. JAK2 è una tirosino-chinasi
associata al dominio intracellulare di molti recettori per fattori di crescita, tra cui
ad esempio EPO. Il legame del ligando al recettore causa l’attivazione di JAK2
che si trans-fosforila, fosforila il recettore e una serie di secondi messaggeri tra cui
le proteine della famiglia STAT, le MAP-chinasi e proteine della via PI3-AKT. Una
volta attivato STAT5 dimerizza e trasloca nel nucleo dove funge da fattore di
trascrizione per geni coinvolti nella proliferazione cellulare. La mutazione V617F
determina un cambio aminoacidico nel dominio JH2 della proteina che
normalmente svolge una funzione autoinibiotria nei confronti dell’attività chinasica
di JAK2. La mutazione determina perdita dell’autoinibizione e quindi ipersensibilità
ai fattori di crescita e proliferazione cellulare in assenza dei fattori stessi.
La mutazione V617F si riscontra nel 95% dei soggetti con Policitemia Vera. Circa il
2% dei pazienti con PV che non presentato questa mutazione hanno mutazioni
nell’esone 12 di JAK2 il cui effetto è simile a quello della mutazione V617F.
Questa stessa mutazione si riscontra nel 60% circa dei pazienti con Trombocitemia
Essenziale o Mielofibrosi Primaria, anch’esse appartenenti alla classe delle MPN.
Questo suggerisce che vi siano altre alterazioni tuttora sconosciute che associate
alla mutazione V617F modulano il fenotipo clinico originando patologie differenti.
Alcune evidenze portano a ipotizzare che la mutazione V167F non sia l’evento
clonogenico iniziale ma che esista invece un’alterazione “pre-JAK2”. E’ stato ad
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esempio dimostrato che blasti di pazienti con AML evoluta da MPN V617F positiva
sono frequentemente negativi per questa mutazione.
Recentemente è stato dimostrato che fattori ereditari possono influenzare la
patogenesi delle MPN. L’analisi di una serie di SNP che coinvolgono il gene JAK2 in
soggetti con MPN ha evidenziato la ricorrenza di un particolare aplotipo del gene,
denominato 46/1. Questo aplotipo risulta strettamente associato con la mutazione
V167F di JAK2. La sua frequenza è infatti maggiore nella classe dei pazienti affetti
da MPN rispetto alla popolazione sana di controllo. Sono state proposte due
ipotesi sulla ragione di questa associazione tra l’aplotipo 46/1 e le MPN. La prima
ipotesi, cosiddetta dell’ipermutabilità, sostiene che la presenza dell’aplotipo 46/1
determini un aumento del rate mutazionale in questa regione. Secondo l’ipotesi
del “terreno fertile”, invece, l’aplotipo 46/1 sarebbe in linkage disequilibrium con
una variante funzionale sconosciuta che interagendo con la mutazione V617F
rende più probabile lo sviluppo della malattia clinicamente manifesta, rispetto alle
forme V617F positive ma con un aplotipo diverso. Alcuni studi hanno
successivamente sostenuto che l’aplotipo 46/1 possa predisporre anche allo
sviluppo di MPN con mutazioni dell’esone 12 di JAK2 e mutazioni del gene MPL.
Tuttavia il meccanismo molecolare alla base dell’associazione tra questo aplotipo
e le MPN, così come il suo significato prognostico, rimangono ancora da chiarire.
SCOPO DELLO STUDIO
Visto l’interesse suscitato dagli studi sui fattori di rischio genetici che possono
predisporre allo sviluppo della Policitemia Vera e delle altre MPN, abbiamo iniziato
la caratterizzazione del polimorfismo rs56241661, una delezione di 5 basi localizzata
nell’introne 12 di JAK2 per studiarne l’associazione con lo sviluppo di MPN e con
l’acquisizione della mutazione V617F. I dati raccolti finora indicano una forte
associazione del polimorfismo con le MPN, in particolare con la Policitemia Vera.
L’analisi di coespressione con SNP che costituiscono l’aplotipo 46/1 dimostra che
la variante deleta di rs56241661 è molto probabilmente parte dell’aplotipo stesso.
Questa variante sembra inoltre rappresentare un fattore di rischio per l’insorgenza
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di Mielofibrosi secondaria a PV. Il meccanismo attraverso cui questo aplotipo
favorisce l’acquisizione della mutazione V617F non è ancora noto.
Lo studio si propone pertanto un’ulteriore caratterizzazione di questo polimorfismo
al fine di:
-
valutare se il polimorfismo rs56241661 sia associato alla mutazione V617F in
misura maggiore rispetto ad altri SNP del 46/1
-
valutare l’eventuale associazione della variante deleta di rs56241661 con
l’acquisizione delle mutazioni dell’esone 12 di JAK2;
-
confermare,
attraverso
l’ampliamento
della
casistica,
i
dati
che
indicherebbero che la presenza del polimorfismo rs56241661 rappresenti un
fattore di rischio per l’evoluzione in Mielofibrosi secondaria a PV;
-
valutare l’eventuale ulteriore ruolo prognostico della variante deleta di
rs56241661;
-
valutare la possibilità che la presenza del polimorfismo possa influenzare la
crescita di colonie mieloidi sia in soggetti sani che in soggetti affetti da MPN;
-
valutare la possibilità che la presenza del polimorfismo possa alterare la
trascrizione genica e/o la sintesi proteica;
-
valutare la possibilità che la presenza del polimorfismo possa influire
sull’espressione di altri geni, attraverso la mancata/alterata sintesi di
microRNA;
-
mettere a punto la metodica basata su HRMA per l’analisi di altri
polimorfismi del gene JAK2.
Un secondo aspetto che ci si propone di indagare è legato ai risultati di alcuni
recenti studi di analisi genome-wide di polimorfismi genetici condotti sulla
popolazione sana, i quali hanno evidenziato specifiche regioni genomiche che
sembrano avere un ruolo nell’influenzare alcuni parametri ematologici. Sul
cromosoma 12 è stato individuato, nella regione 12q24, un aplotipo costituito da
10 snp che risulta essere associato ad un aumento della conta piastrinica e con un
maggiore rischio di sviluppare malattia coronarica. Uno degli snp che
costituiscono l’aplotipo, rs3184504, si trova all’interno del gene SH2B3. Questo gene
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codifica per la proteina LNK, un regolatore negativo del segnale intracellulare di
alcuni recettori, tra cui ad esempio MPL. Studi recenti hanno individuato alcune
mutazioni di questo gene in pazienti con MPN. Poiché la principale causa di
mortalità dei soggetti con PV sono le complicanze trombotiche, il nostro studio si
propone di caratterizzare la regione 12q24 in soggetti affetti da MPN per
determinare se la frequenza di questo aplotipo sia aumentata rispetto alla
popolazione sana e quindi se esso rappresenti un fattore di rischio genetico.
Inoltre, la scoperta di mutazioni nel gene SH2B3 rafforza l’ipotesi che questa
regione possa avere un ruolo nella cancerogenesi in queste patologie. Lo studio si
propone pertanto di indagare l’eventuale presenza di mutazioni sia in SH2B3 che
in altri geni presenti in questa regione in soggetti con MPN.
Il responsabile del progetto di ricerca
Prof. Alberto Bosi
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Markku S Nieminen32, Christopher J O'Donnell18,33, Leena Peltonen11,12, Simon C Potter1, Holger Prokisch34,35,
Daniel J Rader36,37, Catherine M Rice1, Robert Roberts9, Veikko Salomaa11,12, Jennifer Sambrook4, Stefan
Schreiber38, Heribert Schunkert7, Stephen M Schwartz39,40, Jovana Serbanovic-Canic4, Juha Sinisalo32, David S
Siscovick39,40, Klaus Stark28, Ida Surakka12, Jonathan Stephens4, John R Thompson8, Uwe Völker5, Henry Völzke41,
Nicholas A Watkins4, George A Wells9, H-Erich Wichmann3,42, David A Van Heel43, Chris Tyler-Smith1, Swee Lay
Thein16, Sekar Kathiresan18,33, Markus Perola11,12, Muredach P Reilly36,37, Alexandre F R Stewart9, Jeanette
Erdmann7, Nilesh J Samani25, Christa Meisinger3, Andreas Greinacher44, Panos Deloukas1,45, Willem H
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